Расчет трехкорпусной выпарной установки

Расчет трехкорпусной выпарной установки.

Данилова Дарья

        Рассчитать трехкорпусную прямоточную выпарную установку с естественной циркуляцией раствора для концентрирования Gнач=5,6 т/ч водного раствора азотнокислого натрия. Начальная концентрация раствора равна Xн = 9%. Требуемая конечная концентрация равна Xк = 27%. Раствор поступает подогретым до температуры кипения в выпарном аппарате. Абсолютное давление греющего насыщенного пара равно 5,2 Атм. Вакуум разряжение в барометрическом конденсате равно 0,4 Атм.

Решение.

1) Кол-во воды выпариваемой в трех корпусах установки : Gнач*1000/3600 = 1,556 кг/с.

Производительность установки по выпариваемой воде определяем из уравнения материального баланса:

W = Gнач*(1-Xн/Xк) = 1,556 кг/с*(1-9/27)=1,037 кг/с;

2) Распределение концентраций по корпусам установки зависит от соотношения нагрузок по выпариваемой воде на каждом аппарате.

Примем: 1,0:1,1:1,2. (1/(1+1,1+1,2) = 0,303)

В 1 корпусе : W1 = W*n1*(Σni)-1 = 1,556 *1*0,303 = 0,314 кг/с

В 2 корпусе : W2 = W*n2*(Σni)-1 = 1,556 *1,1*0,303 = 0,346 кг/с

В 3 корпусе : W3 = W*n3*(Σni)-1 = 1,556 *1,2*0,303 = 0,377 кг/с

Проверка ΣWi = 1,037 кг/с.

3) Расчет концентрация р-ра по корпусам. Xнач = 9%.

Из 1 корпуса в 2 переходит:

G1 = Gнач – W1 = 1,556 -0,314 = 1,241 кг/с (G1-1 = 0,806)

Концентрация р-ра, конечная для 1 корпуса и начальная для 2:

X1 = Gнач*Xнач*(Gнач – W1)-1 =  1,556*9*0,806 = 11,615 %

Из 2 корпуса в 3 переходит раствора:

G2 = Gнач – W1 – W2 = 2,556 – 0,314 – 0,346 = 0,896 кг/с (G2-1 = 1,117);

Концентрация р-ра конечная для 2 корпуса и начальная для 3:

X2 = Gнач*Xнач*G2-1 = 1,556*9*1,117 = 15,632%;

Из 3 корпуса выходит:

Gкон = Gнач – ΣWi = 1,556 – 1,037 = 0,519 кг/с (Gкон-1 = 1,929)

Xкон = Gнач*Xнач*Gкон-1 = 1,556*9%*1,929 = 27,000 %.

4) Распределение перепада давлений по корпусам:

Разность между давлением греющего пара (в 1 корпусе) и давлением пара в барометрическом конденсаторе;

Переведем вакуум разряжение в барометрическом конденсаторе в абсолютное давление из уравнения: Pвак = Pатм – Pабс => Pабс = 1 – 0,4 = 0,6 Атм

Δp = (5,2 – (1-0,2))*101 325 Па = 4,661*105 Па;

Предварительно распределим этот перепад давлений между корпусами поровну, т.е на каждом корпусе примем:

Δp/3 = 1,554*105 Па;

Тогда абсолютное давление по корпусам будет: (1 кгс/см2 = 98 100 Па)

в 3 корпусе: P3 = 0,608*105 Па = 0,620 кгс/см2

во 2 корпусе: P2 = 0,608*105 Па + 1,554*105 = 2,162*105 Па = 2,203 кгс/см2

в 1 корпусе: P1 = 2,162*105 + 1,554*105 = 3,715*105 Па = 3,787 кгс/см2

Давление греющего пара: P = (3,715 +1,554)*105 = 5,269*105 Па = 5,371 кгс/см2.

        По паровым таблицам находим температуры насыщенных паров воды и удельные теплоты парообразования для принятых давлений в корпусах:

Таблица 1. Температуры насыщенных паров и их удельная теплота парообразования.

5) Расчет температурных потерь по корпуам:

5.1) Температурная депрессия:

Температурная депрессия обусловлена, повышением температуры кипения раствора по сравнению с чистым растворителем. tкип_раств = 100 С (н.у)

Таблица 2. Температурная депрессия. (ПРИЛОЖЕНИЕ 1)